solvarmebaseret fjernvarme: konsekvenser for varmepris og drift Grøn Energi har analyseret fjernvarmes indflydelse på varmepriser på landsplan,

Transkript

1 Side Solvarmebaseret fjernvarme: Konsekvenser for varmepris og drift Grøn Energi har analyseret solvarmebaseret fjernvarmes indflydelse på varmepriser på landsplan, samt tekniskøkonomiske konsekvenser på værkniveau Daniel Møller Sneum

2 Side 1 Dato: Udarbejdet af: Daniel Møller Kontrolleret af: Kim S. Clausen Beskrivelse: Solvarmebaseret fjernvarme. Varmepris og drift Kontakt:

3 Side 2 1 Eksisterende og kommende udbygning af solvarmebaseret fjernvarme Solvarmebaseret fjernvarme er både i areal og antal mere end fordoblet siden 21 (PlanEnergi, 214a). Udviklingen bæres af de decentrale fjernvarme og kraftvarmeværker, hvor solvarmen er et supplement i varmeproduktion, som primært erstatter relativt dyr kedeldrift. PlanEnergi opdaterer løbende en oversigt over den danske bestand af solvarmeanlæg i fjernvarmesystemet. På Figur 1 ses planlagte og eksisterende solvarmeanlæg per januar 214. Figur 1 Planlagte og eksisterende solvarmeanlæg i fjernvarmenet. (PlanEnergi, 214b) Udviklingen siden 26 ses på Figur 2, hvor den kraftige stigning i anlæg og areal ikke bare er bemærkelsesværdig i en dansk sammenhæng, men også internationalt, hvor 9 af de 1 største solfangeranlæg i Europa, findes i Danmark (Solar District Heating, 214).

4 Solfangerareal [m²] (tykke søjler) Antal anlæg (tynde søjler) og vækstrate (stiplet linje) [%] Side 3 8. Solvarmebaseret fjernvarme i Danmark Sum af solfangerareal på eksisterende og planlagte anlæg Figur 2 Solvarmebaseret fjernvarmes udvikling i Danmark. (PlanEnergi, 214a) Især de decentrale, gasfyrede kraftvarmeværker har incitament til at installere solvarme. Dette skyldes bl.a. at elpriserne er relativt lave, hvorved varmeproduktionen på kraftvarmemotorer ikke kan betale sig. Værkernes umiddelbare alternativ er varmeproduktion på gaskedler, og formålet med solvarmen er især at reducere varmeproduktion på disse gaskedler. Solvarmens indflydelse på varmeprisen er gjort op på Figur 3.

5 kr. per MWh varme Side Decentrale gasfyrede kraftvarmeværker Vægtet gennemsnit - værker uden sol Vægtet gennemsnit - værker med sol 2 1 Figur 3 Varmepris 214 for decentrale, gasfyrede kraftvarmeværker hhv. med og uden solvarme. Baseret på Dansk Fjernvarmes egne tal og Energitilsynet (214) Vægtningen er foretaget ift. varmeproduktion på værket. Gennemsnittet inkluderer både værker med nyere og ældre solvarmeanlæg. Eftersom afdrag på lånet til solvarmeanlægget finansieres over varmeprisen, og eftersom de fleste solvarmeanlæg er etableret inden for de sidste 1 år, antages det at den hele den rene prisforskel for varmeproduktion, ikke afspejles i varmeprisen. Baseret på erfaringer hos Dansk Fjernvarme, antages det at værkerne gerne ser en relativt hurtig tilbagebetalingstid (f.eks år) på solvarmeanlægget, hvilket alt andet lige betyder at prisforskellen set i Figur 3 vil øges, efterhånden som lånene afbetales. Der er ikke kontrolleret for øvrige faktorer, eksempelvis at det er muligt, at værker med solvarme generelt optimerer mere på produktionen end værker uden solvarme. 2 Betydningen af solvarme for et kraftvarmeværk I dette afsnit analyseres solvarmes konsekvenser for økonomi og drift på et decentralt kraftvarmeværk. 2.1 Metode Medmindre andet er angivet, så er data baseret på Dansk Fjernvarmes egne data. Teknisk-økonomisk modellering er baseret på data tilsvarende Tim Kraftvarmeværks, og er foretaget i analyseværktøjet energypro. Der analyseres hhv. på årsbasis (214) og for marts 214. Analysen omfatter kun drift, mens faste udgifter og indtægter som lønomkostninger, afskrivninger m.v. ikke er indbefattet. På den måde klarlægges solvarmens reelle indflydelse på varmeprisen. Marts måned 214 er valgt som et aktuelt eksempel på effekten af en særligt solrig marts ift. en normal marts (defineret i det såkaldte DRY-datasæt).

6 Side TEKNISKE OG ØKONOMISKE DATA FOR ET VÆRK SOM TIM KRAFTVARME- VÆRK Motorer 2 styk Naturgasforbrug: 2,87 MW per motor Eleffekt: 1,3 MW per motor Varmeeffekt: 1,66 MW per motor Naturgaskedel Naturgasforbrug: 2,22 MW Varmeeffekt: 2, MW Varmelagre 2 styk 62 m 3 per lager, svarende til ca. 26 MWh per lager Varmeleverance ab værk MWh/år Antal varmeforbrugere 38 Solvarmeanlæg Areal: m 2 Varme ab værk er baseret på årligt gennemsnit af for Tim Kraftvarmeværk. Tabel 1 angiver ydre forudsætninger. Gaspris i årsanalysen er antaget til gennemsnitsprisen på Gaspoint Nordic i 213: 2,52 kr./nm 3, mens analysen for marts anvender gennemsnitsprisen for denne måned: 2,7 kr./nm 3. Tabel 1 Ydre forudsætninger for vejr og spotpris Input - årsanalyse Kilde Kommentar Solindstråling DRY-data Lufttemperatur DRY-data Spotpris Energinet.dk Fremskrevet fra 213, baseret på Nordpool Spots forwardpriser på systempriser For marts 214 angives i Tabel 2 ændrede forudsætninger ift. Tabel 1.

7 Wh/m2 Side 6 Tabel 2 Ydre forudsætninger for vejr og spotpris for analysen af marts 214 Input marts Kilde Kommentar 214 Solindstråling Solvarmedata.dk Det antages, at dette tal inkluderer både diffus og direkte solindstråling. Målt varmeproduktion er 155 MWh, modelleret 161 MWh Spotpris Energinet.dk Marts 214-tal for spotpriser i Vestdanmark Ift. aggregeret diffus og direkte indstråling i DRY-datasættet, er solindstrålingen i marts % højere end en normal marts, se Figur Solindstråling - marts 214 Solindstråling - normal-marts Figur 4 Solindstråling i en normal marts måned og i marts 214. Baseret på DRY-datasættet samt Solvarmedata.dk Ifølge DMI (214) var soltimetallet for marts 214 på landsplan 151 timer, mod en normal på 146 timer (3 % højere). Det antages at lokale forhold omkring solindstråling og evt. soltimetal for Tim har været højere end landsgennemsnittet.

8 MWh naturgas/år Kr./år Side Analyse: Solvarmens indflydelse på værkets drift på årsbasis I dette afsnit analyseres værkets økonomi og drift på årsbasis Resultat af ordinær drift - uden sol Resultat af ordinær drift - med solvarme Figur 5 Omkostningen til produktion af varme hhv. med og uden solvarme Som det fremgår af Figur 5 er der en betydelig prisforskel i de årlige udgifter til varmeproduktion. Differencen er 967. kr./år, svarende til ca. 19 % lavere varmeomkostninger med solvarmebaseret fjernvarme Brændselsforbrug - med solvarme Brændselsforbrug - uden solvarme Motor 1 Motor 2 Kedel Figur 6 Brændselsforbruget (naturgas) på værket med og uden solvarme

9 Ton CO2/år Side 8 Differencen i naturgasforbruget er ca. 2. Nm 3, og kedeldriften reduceres med ca. 2 %. Solfang er 19% Motor 1 1% Motor 2 7% Motor 1 11% Motor 2 8% Kedel 64% Kedel 81% Figur 7 Varmeproduktion med solvarme Figur 8 Varmeproduktion uden solvarme Som det ses af Figur 7, så dækker solvarmeanlægget 19 % af årets varmeproduktion, hvilket stemmer fint overens med erfaringer i Grøn Energi, om at solfangeranlæg normalt dimensioneres til at dække 2 % af årsforbruget Ton CO2 - uden solvarme Ton CO2 - med solvarme 5 Figur 9 Den årlige CO2-udledning med og uden solvarme Reduktionen i CO 2 -udledning er i dette tilfælde 454 ton, svarende til en CO 2 -reduktion med ca. 18 %.

10 kr./måned Side Analyse: Solvarmens indflydelse på værkets drift i marts 214 I dette afsnit analyseres værkets økonomi og drift for marts Resultat af ordinær drift i normal måned - med solvarme Resultat af ordinær drift marts uden solvarme Resultat af ordinær drift marts med solvarme Omkostninger Figur 1 Omkostningen til produktion af varme hhv. med og uden solvarme, i en solrig og normal marts Besparelsen på varmeproduktion med solvarmebaseret fjernvarme i marts 214 ift. en tilsvarende marts uden solvarme er kr. Dette svarer til en reduktion i omkostningerne på 22 %, svarende til 389 kr. sparet for hver forbruger i marts alene. Indflydelsen af den øgede solindstråling i marts 214 fremgår også af Figur 1, hvor den ekstra mængde sol har reduceret varmeomkostningerne med kr. eller 9 % ift. en normal marts måned. Per forbruger svarer denne mængde ekstra solskin til en merbesparelse for marts alene på 136 kr.

11 MWh naturgas/måned Side Naturgasforbrug i normal marts - med solvarme Naturgasforbrug i 214- marts - med solvarme Naturgasforbrug i 214- marts - uden solvarme Motor 1 Motor 2 Kedel Figur 11 Brændselsforbruget (naturgas) på værket med og uden solvarme Reduktionen i naturgasforbrug i en solrig marts ift. normal marts er 8 %, mens den ift. et værk uden solvarme er 2 %.

12 Side 11 Tims solfange r 14% Motor 1 6% Motor 2 6% Tims solfang er 21% Motor 1 6% Motor 2 6% Motor 1 6% Motor 2 6% Kedel 74% Figur 12 Varmeproduktion med solvarme i normal marts Kedel 67% Figur 13 Varmeproduktion med solvarme i marts 214 Kedel 88% Figur 14 Varmeproduktion uden solvarme i marts 214 Det ses af de tre ovenstående figurer, at især kedlens relative andel af varmeproduktionen reduceres af solvarmeanlægget under de givne forudsætninger.

13 Ton CO2/måned Side Ton CO2 normal marts - med solvarme Ton CO2 - uden solvarme Ton CO2 marts med solvarme CO2 i tons Figur 15 Den månedlige CO 2 -udledning med og uden solvarme Solvarmen sørgede i marts 214 for en reduktion i CO 2 -udledningen på 8 % ift. en almindelig marts, mens reduktionen er 2 % ift. en marts uden solvarme. 3 Konklusion Effekten af solvarme både set gennem varmeprisstatistikken på landsplan og hos et konkret kraftvarmeværk er markant. Både ift. driftssiden, hvor naturgasforbrug og CO 2 -udledning reduceres med hhv. 2 % og 18 %, og økonomisk, hvor omkostningerne til varmeproduktion kan reduceres med 19 %. For en solrig marts som i 214, er der yderligere besparelser at hente på solvarmen. Alene den ekstra mængde sol betyder, at 9 % spares på varmeproduktionsomkostninger ift. en normal marts måned med solvarmebaseret fjernvarme. Ligeledes reduceres hhv. naturgasforbrug og CO 2 - udledning med 8 % ekstra, som følge af det ekstra solskin.

14 Side 13 4 Kilder DMI. (214). Vejret i Danmark - marts 214: DMI. Retrieved April 14, 214, from Energitilsynet. (214). Prisstatistik: Energitilsynet. Retrieved April 15, 214, from PlanEnergi. (214a). List of DK SDH plants January 214 III. Skørping: PlanEnergi. PlanEnergi. (214b). SDH DK map 214 Januar. Skørping: PlanEnergi. Solar District Heating. (214). Large Scale Solar Heating Plants. Retrieved April 4, 214, from x2_area_x2_in_x2_m2&udt_1317_param_direction=descending&udt_ 1317_param_searchCountry=&udt_1317_param_searchArea=&udt_1317_param _searchtype=&udt_1317_param_searchcollsys=